Vibrazioni trasmesse al corpo intero: l`evoluzione tecnologica nelle

Vibrazioni trasmesse
al corpo intero:
l’evoluzione tecnologica nelle
azioni preventive e casi studio
Ing. Maurizio Muratore
INAIL Friuli V. Giulia - CONTARP
(Consulenza Tecnica Accertamento Rischi e Prevenzione)
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Introduzione
• Impianti,
possono
all’uomo
macchinari
trasmettere
e
utensili
vibrazioni
• Le vibrazioni possono essere :
- al corpo intero (Whole Body Vibrations)
- al sistema mano-braccio (Hand Arm Vibr.)
• Le vibrazioni trasmesse comprendono
componenti di frequenza diversa
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Quadro del Rischio
Il rischio connesso ad esposizione di vibrazioni
dipende dalle caratteristiche e dalle condizioni
in cui vengono trasmesse:
estensione della zona di contatto con
l’oggetto che vibra,
la frequenza della vibrazione,
la direzione di propagazione,
il tempo di esposizione.
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Le vibrazioni
Si definiscono vibrazioni i processi dinamici
indotti in corpi elastici da sollecitazioni aventi
carattere ripetitivo nel tempo.
I parametri caratteristici di una vibrazione
sono la frequenza,
frequenza la lunghezza d’onda,
l’ampiezza,
ampiezza e l’accelerazione trasmessa ad una
massa.
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Definizioni
(D. lgs. 81/08 - Articolo 200)
Vibrazioni trasmesse al corpo intero: le
vibrazioni meccaniche che comportano rischi
per la salute e la sicurezza dei lavoratori,
lavoratori in
particolare lombalgie e traumi del rachide.
rachide
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Obblighi del datore di lavoro
Il datore di lavoro deve elaborare ed applicare un
piano di lavoro volto a ridurre al minimo
l’esposizione, considerando in particolare:
a)
altri metodi di lavoro che richiedano una
minore esposizione a vibrazioni
b)
scelta di attrezzature adeguate concepite
nel rispetto dei principi ergonomici che
producano il minor livello possibile di
vibrazioni
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La Valutazione del rischio
La legge attuale (D. Lgs. 81/08) consente
di valutare il rischio attraverso:
esecuzione diretta di misure di vibrazioni,
che resta il metodo di riferimento
analisi di misure presenti nelle Banche Dati
accreditate (ex-ISPESL, CNR, Regioni)
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La valutazione del rischio
mediante Banche - Dati
(D. lgs. 81/08 - Articolo 202)
Il livello di esposizione alle vibrazioni
meccaniche può essere valutato mediante:
- l'osservazione delle condizioni di lavoro
specifiche e il riferimento alla probabile entità
delle vibrazioni reperibili presso banche dati
dell‘ex-ISPESL o delle regioni o, in loro
assenza, dalle informazioni fornite in materia
dal costruttore delle attrezzature.
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Il D. lgs. 81 /08
Per la valutazione dell’entità del rischio da
vibrazioni il Testo Unico ha inoltre recepito in
toto quanto stabilito dalle Norme ISO :
Standard ISO 2631-1:1997 - AMD 1:2010
(Valutazione dell’esposizione umana a vibrazioni
al corpo intero- Parte 1)
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Frequenza delle Vibrazioni - 1
In relazione alla frequenza delle vibrazioni la
risposta del nostro organismo è diversa.
Sollecitato
da
vibrazioni
a
bassa
frequenza, il corpo umano risponde in maniera
uniforme,
uniforme cioè come una massa unica e
omogenea,
omogenea grazie alla capacità della muscolatura
di irrigidirsi e contrastare le sollecitazioni.
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Frequenza delle Vibrazioni - 2
Per frequenze più elevate (circa maggiori di
80 Hz), il corpo umano reagisce con un
comportamento
disuniforme
delle
sue
componenti :
la muscolatura volontaria non è in grado di
contrastare pienamente i movimenti oscillatori
delle sue parti
•
il moto vibratorio si smorza all’interno del corpo
ed interessa solo un’area relativamente limitata
intorno al punto d’applicazione
•
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Frequenza di risonanza
Se l’azione esterna forzante ha una
frequenza che coincide con la frequenza
naturale [fn] del sistema sollecitato, si ha
la condizione di risonanza, cui può
corrispondere un’esaltazione dell’ampiezza
del moto vibratorio (esempio: l’altalena)
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Le vibrazioni trasmesse
al corpo intero
Le vibrazioni al corpo intero presentano ancora
aspetti non chiariti.
chiariti Da studi si evince che il
ruolo delle vibrazioni nella etiologia delle
alterazioni del rachide lombare non è ancora
completamente evidenziato.
La guida di macchine o veicoli comporta non
solo l’esposizione a vibrazioni dannose, ma
anche a fattori di stress ergonomico (prolungata
postura assisa o frequenti movimenti di flessione
e torsione del rachide)
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Il rischio da vibrazioni
al corpo intero
Studi di biodinamica hanno evidenziato, tra
i possibili meccanismi di lesioni all’apparato
muscolo-scheletrico
del
rachide,
il
sovraccarico
meccanico
dovuto
a
fenomeni di risonanza della colonna
vertebrale nell’intervallo di frequenza delle
vibrazioni tra 3 e 15 Hz (sedili di camion,
furgoni, etc.).
Le conseguenze sono danni strutturali a
carico dei corpi vertebrali, dischi ed
articolazioni intervertebrali.
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Patologie da vibrazioni
al corpo intero
Inoltre, dagli studi epidemiologici risulta una
maggior occorrenza di lombalgie e lombosciatalgie
spondilartrosi,
spondilartrosi spondilosi, discopatie e ernie discali
nei conducenti dei veicoli industriali e di mezzi di
trasporto rispetto a gruppi di controllo non esposti
a vibrazioni meccaniche.
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Patologie da vibrazioni
al corpo intero
Vi è, ancora, una sufficiente evidenza
epidemiologica che il rischio di insorgenza di
patologie del rachide lombare aumenta in modo
proporzionale alla durata e all’intensità
dell’esposizione.
esposizione Di questo si deve tenere conto
per la prevenzione.
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Le misure di vibrazioni
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Le misure di vibrazioni
Il parametro di maggiore interesse nella stima del
rischio da vibrazioni è l’accelerazione trasmessa
dalle macchine agli organi del corpo umano
L’accelerazione [m/s2] :
è più significativa di altre grandezze fisiche (ad
es. la velocità espressa in m/s ) perché è
rappresentativa delle variazioni degli stimoli
generati dalle vibrazioni e avvertiti dall’uomo
(energie e forze in gioco).
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I parametri di interesse
Nel campo dell’igiene industriale viene utilizzato
il valore efficace della accelerazione, espresso in
m/s2 (o in multipli di g, accelerazione di gravità: 1g =
9,8 m/s2)
Valore efficace: la radice quadrata della media dei
quadrati in un certo intervallo di tempo T (r.m.s. - root
mean square) dei valori istantanei dell’accelerazione
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La ponderazione in frequenza
La misura dell’accelerazione trasmessa dalle
macchine deve poi essere “ponderata in
frequenza” in quanto esistono come noto
differenti sensibilità dei singoli organi del corpo
umano alle varie frequenze componenti
La ponderazione in frequenza viene realizzata
in genere dallo strumento di misura mediante
filtri del segnale che prevedono un’attenuazione
ad alcune frequenze ed un’amplificazione per
altre.
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Il parametro A(8)
Dopo che il segnale è stato filtrato o “ponderato in
frequenza” e dopo che si è calcolato (o valutato), il
valore di accelerazione A(w) deve poi essere
rapportato alle effettive ore di lavoro, secondo il
“principio di uguale energia” :
A(8) = A(w) — (Te/8)1/2
(il sistema non è lineare)
Si ottiene così il parametro A(8) utilizzato per la valutazione
del rischio da vibrazioni (sia H.A.V. che W.B.V.)
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La definizione di A(8)
Per definizione A(8) è dunque l’accelerazione
ponderata in frequenza equivalente e riferita
alle 8 ore lavorative.
lavorative
Tutte le normative, italiane ed europee,
fanno riferimento a questo parametro sia per
vibrazioni a corpo intero che al sistema
mano-braccio
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Il Principio dell’Uguale Energia
Il calcolo della dose personale che abbiamo
visto si basa sul “Principio dell’Uguale
Energia”
(a 1) 2·T 1= (a 2) 2 ·T2
Secondo la norma ISO 8041:2005
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La stima del rischio
Vibrazioni Corpo intero
Vibrazioni Corpo intero : il livello di esposizione
si valuta mediante il calcolo del valore
dell’esposizione giornaliera normalizzato alle 8
ore A (8) ( D. lgs. 81/2008 )
Livello d'azione
giornaliero
di esposizione
A(8) = 0,5 m/s2
Valore limite
giornaliero di
esposizione
A(8) = 1 m/s2
Il Valore limite giornaliero di esposizione
su periodi brevi e' pari a 1,5 m/s2
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Vibrazioni corpo intero
calcolo del parametro A(8)
Se sono disponibili le misure nei 3 assi il valore di A(8),
deve essere calcolato sulla base del maggiore dei valori
numerici dei valori quadratici medi delle accelerazioni
ponderate in frequenza, determinati sui tre assi ortogonali:
A(w,max) = max {1.4 — a wx , 1.4 — awy, awz }
A(8) = A(w,max) — (Te/8)1/2
Te: Durata complessiva giornaliera di esposizione a vibrazioni (ore)
awx; awy; a wz: Valori r.m.s dell'accelerazione ponderata in
frequenza (in m/s2) lungo gli assi x, y, z (ISO 2631-1: 1997)
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Le misure di vibrazioni al corpo
intero - gli assi
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Fascia di rischio
Vibrazioni Corpo intero
Per la norma ISO 2631 si è in fascia di rischio
con A(8) già a 0,44 m/s2 con 8 ore di esp.
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Calcolo del parametro A(8) in presenza di
più macchine
Anche per le vibrazioni a corpo intero, in
presenza di uso di più macchine durante la
giornata lavorativa media, si deve stabilire il
valore A(8)i per ogni macchina, ciascuno con
il proprio valore di Tei, poi applicare la
formula:
( singola macchina A(8) = A(w,max) — (Te/8)1/2 )
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La valutazione con la
dose di vibrazioni - VDV
E’ da evidenziare che con l’entrata in vigore
D.Lgs. n. 81/2008 non è più prevista
valutazione mediante la cosiddetta dose
vibrazioni che permetteva, ai tecnici,
valutare i fenomeni impulsivi.
del
la
di
di
La Direttiva della CE n.2002/44 (da cui derivano
le norme italiane) fissa un valore di azione
giornaliero per la dose di vibrazioni di 9,1
m/s1,75
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Il fattore di trasmissibilità
di un sedile
Un parametro importante nella prevenzione
è la trasmissibilità di un sedile di un veicolo,
veicolo
ossia il rapporto dell’accelerazione misurata
in un punto del corpo e la corrispondente
accelerazione misurata sul sedile.
La trasmissibilità è in genere alla base
della progettazione dei sedili da parte dei
costruttori. E’ anche possibile valutare la
validità tecnica degli stessi sedili.
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Valutazione degli effetti
delle vibrazioni
Gli effetti delle vibrazioni sul corpo
potrebbero essere studiati attraverso la
misurazione delle risposte meccaniche dei
tessuti biologici ed usando queste risposte per
stimare il rischio di danno.
Risulta difficile simulare le esposizioni alle
vibrazioni a lungo termine,
termine come quelle
sperimentate dai lavoratori durante la loro vita
professionale
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I modelli matematici
Per lo studio degli effetti risulta
conveniente fare riferimento a modelli
matematici del corpo umano.
La capacità di simulare mediante un modello
gli effetti di queste differenze è importante per
il miglioramento delle conoscenze che
consentono di progettare strumenti o sedili
che riducono la trasmissione di vibrazione
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Impedenza delle strutture
anatomiche
Il modello ha indicato che esistono differenze,
sostanziali nelle caratteristiche di attenuazione e di
rigidezza delle regioni anatomiche principali fra
donna e uomo (impedenze diverse).
Il modello ha evidenziato anche le possibili
frequenze di risonanza nel tratto lombare, distinte
per l’uomo e la donna.
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1° Caso Studio: strumenti vibranti
non adeguatamente stimati
E’ da evidenziare, circostanza poco nota, che
esistono strumenti vibranti quali i decespugliatori
a zaino che trasmettono anche vibrazioni al
corpo intero, oltre che al sistema mano-braccio:
braccio
dalle misure risultano valori di accelerazione A(8)
compresi tra 0,34 e 0,51 m/s2 ( W.B.V.)
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2° Caso Studio: interazioni
con altri fattori di rischio
Nel caso di gruisti o manovratori di carriponte,
carriponte le elevate
componenti di oscillazione nella direzione del moto di traslazione
della gru (partenza-arresto) interagiscono fortemente con le
posture incongrue assunte dal corpo del gruista
dalle misure risulta che talvolta le vibrazioni trasmesse al
corpo intero non siano rilevanti (compresi tra 0,18 e 0,35 m/s2 )
pertanto gli effetti complessivi dei due fattori di rischio
(vibrazioni e posture incongrue) sovente non vengono
adeguatamente stimati.
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3° Caso Studio: errori di
valutazione con le Banche – Dati
Nel caso di conducenti di carrelli elevatori,
elevatori
sussiste una forte dipendenza delle misure dalle
condizioni del piazzale mentre dalle Banche–Dati può
risultare che le vibrazioni trasmesse al corpo intero
non siano rilevanti per un certo modello (ad es. valori
tra 0,2 e 0,35 m/s2 )
quindi spesso le vibrazioni derivanti dai carrelli
elevatori non sono adeguatamente stimate.
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La prevenzione efficace
In alcuni casi si rende necessaria una valutazione
per analisi in frequenza
bisogna conoscere la regione di ingresso, la
direzione di azione, la durata, e l’accelerazione
in molti casi la riduzione del rischio alla
fonte è l’unica misura da adottare
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Conclusioni
Criticità nella valutazione del rischio
non è ancora ben nota a livello medico e tecnico la
vera relazione causale DOSE – EFFETTO
tra
vibrazioni assorbite ed effetti epidemiologicamente definiti
(risposta dell’individuo, etc.)
necessita considerare eventuali interazioni con altri fattori
di rischio
la legge attuale non tiene in considerazione i fenomeni
impulsivi o elevati valori di accelerazione di picco.
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GRAZIE PER
L’ASCOLTO!
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